matériaux de construction mini projet mesure
DESCRIPTION
Mini projet mesure et instrumentationTRANSCRIPT
Mini Projet 2013
Mini Projet
Mesure et Instrumentations
Matériaux de Construction
Mayara Haythem
Mini Projet 2013
Perspectives historiques
Mini Projet 2013
Il y a 500 000 ans
Il y a 1 000 ans
Il y a
500
ans
~10
ans
Mini Projet 2013
0
Mortier pour
les joints de
briques en
bitume
5000
Aggregats et
Fibres pour
renforcement
Encadrements
des portes et
poutres en
bois
4000
Objets en
verre
3000
8000 av.JC
Brique
en boue
et argile
6000
Obj. En
céramique
briques en
terre cuite
Murs en briques
couverts d'un
enduit de gypse
Mortier de
chaux et
chaux
hydraulique
1000
Béton à base de
chaux hydraulique
et roche
pouzzolanique
100
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Les passerelles
Le bois, reconstruction 1904
original 1749
Mini Projet 2013
La pierre naturelle, 1640
Mini Projet 2013
La fonte, 1823
Mini Projet 2013
Acier, début 20 ème siècle
Mini Projet 2013
Le béton renforcé et acier, 1960
Mini Projet 2013
Coût / consommation des matériaux
Source: INTRODUCTION à LA SCIENCE DES MATÉ RIAUX, Mercier, Zambelli, Kurz
Mini Projet 2013
Perspectives économiques
En Europe l’industrie de la construction c’est:
• 800 milliards Euro / an
• 30 millions employés
• 20% de workforce
Mini Projet 2013
Utilisation des matériaux
Choix du matériau le plus adapté aux applications envisagées.
Les critères de choix des matériaux doivent tenir compte des facteurs suivants :
• fonctions principales de la construction :
Modes de mise en charge, des températures et des conditions
générales d’utilisation.
• comportements intrinsèques du matériau : résistance à la
rupture, à l’usure, à la corrosion, conductibilité, etc.;
• prix de revient des diverses solutions possibles.
Mini Projet 2013
Fonctions Mat. de Construct.(2)
Echanges avec l'extérieur:
• éviter la pénétration de pluie, de neige, de vent
– étanchéité (watertight)
– ventilation contrôlée
• thermique
– isolation thermique
• phonique
• optique
Mini Projet 2013
Fonctions Mat. de Construct.
Mécanique:
• stabilité pour ne pas s’effondrer
– rigidité (stiffness)
– résistance à la compression (compressive strength)
– résistance à la tension (tensile strength)
• durabilité
– fluage (creep)
– relaxation (relaxation)
Mini Projet 2013
Considérations environnementales
Généralités
Les matériaux de construction en général (à
l’exception de quelques métaux) ne sont:
• ni toxiques
• ni particulièrement polluants
MAIS
Etant donné les énormes volumes utilisés, il faut
considérer leur impact sur l’environnement et dans
un contexte de développement durable
Mini Projet 2013
Considérations
• Disponibilité des matières 1ères
• Extraction des matières 1ères
• Energie utilisée pour la fabrication
• Considérations de la santé et de la sécurité
• Recyclabilité
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Bétons
• ! Les matériaux les plus utiliser
(>10 les autres) • !
Matériaux fabriquer sur site
1
Pourquoi le matériel le plus utiliser?
Disponibilité - Mat. 1ère partout dans le monde
faible coût énergétique
Transportable - poudre grise en sac ou en vrac
Constructible - adjoindre l ! eau et malaxer
Flexible - remplir toutes les formes avec une différence de volume très faible
Durable - pour les siècles surtout résistant à l ! eau,
barrages, tuyaux, etc
et à bas prix!
Mini Projet 2013
Demand is forecast to rise steeply in the
next decades
Composition
of the earth ! s crust
Mg
K
rest
Na
Ca
Fe
Al
Si
O
Mg
S
Al Fe
K Na
rest
Ca
Si
O
Composition
of cement
CaO readily available from limestone
Mini Projet 2013
Introduction aux
Technologies du Béton
Concrete Technology) (
Quelques définitions
Un béton
béton si ! 4 mm >
Granulats + colle =
mortier si ! < 4 mm
Pâte de ciment = eau + ciment Mortier = eau + ciment + sable Béton = eau + ciment + sable + granulats
Mini Projet 2013
hrs à 28+j 3-5 durcissement
Le vie d’un béton
à 3-5hrs 0
Fluide ouvrable
Vie en service
durabilité
Développement de la résistance
peu continuer d'augmenter pendant des années si l'eau est
disponible
1 jour 3 jour jours 28
x2
x2
temps de référence
pour les
résistances
temps de
décoffrage
Mini Projet 2013
Constituants:
ciment
granulats gravier, roches
concassées
eau
sable
air ( vides)
adjuvants ( éventuel)
squelette
pâte de ciment colle
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Rôle de l’eau
Anhydres + eau " hydrates
L'eau est combinée dans les hydrates
L'hydratation continue seulement s'il y a de l'eau disponible.
Hydratation
Augmentation de volume solide
1 vol. ciment # ~ 2 vols hydrate
La quantité d'eau ajoutée, relative au ciment est exprimée en rapport e/c en poids
Si e/c = 0.5,
quel est le volume de ciment dans le mélange de départ? ( la densité de ciment ~ 3 g/cm 3 )
Quel est le volume de solide après hydratation?
Mini Projet 2013
La taille maximum des granulats est déterminée
Le diamètre maximum doit être moins de un cinquième de la taille de la pièce
Mini Projet 2013
Ex. mur du 150 mm, taille max ~30 mm
Mélange binaire
0
50
100
0 20 40 60 80 100
% fins
100
50
0
100 80 60 40 20 0
% gros
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Mélange ternaire ( Feret 1890s)
sable moyen, 0,5/2
sable grossier, 2/5 sable fin, <0,5
mélange le plus compact
Peu de variation dans la zone rouge
on n ! a pas besoin de beaucoup de grains moyens
On a vu que les mélanges les plus
compacts sont entre grands et petits
grains
Pourquoi utilise-t-on les mélanges
avec granulometrie continue
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Granulats - exigences (1) Les granulats doivent: 1) être stables et durables: –! résistants à des cycles gel-dégel –! résistants à des cycles mouillage-séchage –! résistants à des cycles de température –! résistants à l!abrasion –! résistants aux réactions chimiques
Ils doivent donc être compacts et non réactifs "stabilité du béton 2) posséder résistance et dureté: "résistance du béton
Mini Projet 2013
Granulats - exigences (2) 3)
être propres: – !
pas d ! argiles (instables cycles mouillage-séchage)
– ! pas d !
impuretés " adhérence granulats / pâte
4) donner un mélange compact:
– ! forme correcte
– ! bonne granulométrie
– ! teneur en éléments fins limitée
" réduction du volume de ciment
Les granulats doivent:
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
Ouvrabilité
Capacité à remplir les formes
à se compacter •! La présence des granulats empêche l’utilisation de la plupart des
équipements conçus pour caractériser la rhéologie des autres
fluides •! Besoin de tests robustes qui peuvent être utilisés sur les
chantiers
fluidité
Slump test
cm 10
cm 30
20 cm
s
Mini Projet 2013
What is wrong with this picture!
Mini Projet 2013
Mini Projet 2013
ségrégation
Mini Projet 2013
• ! Le r essuage et la ségrégation peu ven t être évit és
avec un e bon ne formulation du béton:
• ! bon ne granulométrie d u squelette granulats
• ! bon dosage en ciment
• ! bon rapport e/c
La prise
Pâte
fluide
Solide
rigide
La transition n ’ e st pas franche
la définition de la prise est un peu
arbitraire
Mini Projet 2013
Un peu de pratique!
Le test classique: Aiguille « Vicat »
420
.
.
.
Initial set
.
.
.
Final set
4000
3000
2000
1000
0
180
240 300
360
Temps (min)
F
La prise
• ! Avec des méthodes plus précises, il semble que la prise corresponde au point de formation d’un
squelette solide continu.
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
Mini Projet 2013
© Alain Herzog
© Alain Herzog
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
Mini Projet 2013
© Alain Herzog © Alain Herzog
Mini Projet 2013
Résumé / questions 1.! Quelle est la différence entre le béton et le mortier? 2.! Pourquoi met-on des granulats dans le béton? 3.! Pourquoi utilise-t-on des granulats de tailles différentes? 4.! Pourquoi utilise-t-on des mélanges continus des granulats? 5.! Comment calcule-t-on les proportions de sable, fins et gros granulats pour avoir un mélange compact?
6.! Quelle est l’importance du rapport eau / ciment? 7.! Quel processus amène le durcissement du béton? 8.! Qu’est-ce que la prise? Comment la mesurer?
Mini Projet 2013
9.! Si le rapport e/c diminue, comment faut-il changer le dosage en ciment?
10.Quels paramètres de formulation influence le «slump» du béton! ? 11. ! Quel est le moyen le plus utilisé pour compacter le béton?